Raketoplán bol najzložitejším a najdrahším lietajúcim strojom, aký kedy človek postavil. Odhady celkových nákladov na jeho vývoj, výrobu a prevádzku sa pohybujú na hranici dvesto miliárd dolárov. Išlo o novú koncepciu, s ktorou predtým nemal skúsenosti nik.
Vyvíjali sa výkonné motory na hranici technických možností, programátori vytvárali spoľahlivý systém riadenia zabezpečený piatimi počítačmi, ktoré sa vzájomne kontrolovali. Samotnú prevádzku raketoplánov zabezpečovali tisícky ľudí.
Nápad spojiť schopnosť rakety štartovať kolmo hore a možnosť lietadla mäkko pristáť pri návrate bola veľmi príťažlivá. Až natoľko, že pôvodne mali mať raketoplány oveľa väčšiu nosnosť, mali byť ešte väčšie, zložitejšie, náročnejšie a drahšie.
Investície sa mali vrátiť v úsporách pri doprave nákladu na orbitu a späť a pri prevádzke, keďže sa rátalo s kompletnou recyklovateľnosťou všetkých súčastí raketoplánu (a, ako inak, aj s ich vojenským využitím, veď vtedy zúrila studená vojna).
Zásah von Brauna
V sedemdesiatych rokoch uplynulého storočia však získala súhlas prezidenta Nixona menej náročná, teda aj relatívne úspornejšia verzia, ktorá nie je stopercentne recyklovateľná.
Presadzoval ju nemecký aristokrat v službách NASA Wernher von Braun, hlavná postava programu Apollo, zakončeného výletom človeka na Mesiac. Geniálna intuícia von Braunovi napovedala, že pokiaľ ide o ambiciózny projekt raketoplánov, nebude to také ľahké, ako to mohlo vyzerať na papieri.
Najväčším tromfom raketoplánu bol objemný nákladný priestor dlhý osemnásť metrov a široký v priemere 3,5 metra, vybavený robotickou rukou. Vďaka nemu mohol „space shuttle“ vyniesť do vesmíru až 27,5 tony nákladu a vrátiť sa späť s desiatimi tonami.
Doprava bola oveľa šetrnejšia, lebo preťaženie počas štartu raketoplánu je maximálne 3G (teda trojnásobok zemskej tiaže), zatiaľ čo klasické nosné rakety majú 5G a viac.
Úlohu splnili
Raketoplány z tohto hľadiska svoju hlavnú historickú misiu splnili. Z dlhého radu úspešných projektov, ktoré by sa bez nich neuskutočnili, stačí uviesť vybudovanie a obsluhu Medzinárodnej vesmírnej stanice (ISS) na obežnej dráhe Zeme, vypustenie a unikátnu opravu rovnako unikátneho Hubblovho vesmírneho teleskopu alebo dopravu niekoľkých nefunkčných drahých družíc z orbity na Zem.
Pripomeňme, že ruské Sojuzy, ktoré budú teraz pokračovať v obsluhe ISS, dopravia z obežnej dráhy späť na Zem maximálne 50 kilogramov.
Podľa plánu mala do kozmu lietať štvorčlenná flotila raketoplánov v priemere každý týždeň. Každý raketoplán mal vydržať sto letov. V prípade dodržania tohto harmonogramu by sa skutočne výrazne znížili vynaložené investície na prepravu najrôznejších nákladov na orbitu a späť.
Tvrdá realita
Realita však tentoraz nepustila. Náročnosť mnohých opráv znovu používaných častí raketoplánu sa pohybovala na hranici únosnosti.
Inžinieri, technici a robotníci museli rýchlo a bez nároku na omyl riešiť problémy napríklad na motoroch. Bolo ich viac, ako ktokoľvek čakal, a niektoré boli nielen náročné, ale aj záhadné.
Napríklad pri niektorých motoroch sa vo vysokých frekvenciách objavovali čudné vibrácie, ktorých zdroj nebol známy.
Keď po tomto probléme pátral fyzik Richard Feynman, už ako člen vyšetrovacej komisie po havárii Challengera, mal pocit, že problém sa akosi zametá pod koberec, len aby sa nemusel projekt ešte viac zbrzdiť.
„Vedúci pracovníci znižujú kritériá a akceptujú čoraz viacej chýb, s ktorými sa pri návrhu nerátalo, zatiaľ čo inžinieri zospodu kričia Pomoc! a Poplach!,“ napísal Feynman.
Náklady na každý let sa už v začiatkoch pohybovali okolo 500 miliónov dolárov, NASA a spolupracujúce inštitúcie a firmy museli držať v pohotovosti tisícky stresovaných ľudí.
Výsledkom tohto nerovného súboja bolo, že dokonca aj v čase najväčšieho „boomu“ raketoplánov, teda v roku 1985, sa uskutočnilo iba deväť letov, čo bolo historické maximum.
Čo zistil Feynman
Potom nasledovala udalosť, ktorá projekt na niekoľko rokov ohrozila. Bola ním havária Challengera krátko po štarte 28. januára 1986. Pri tejto tragickej udalosti ako keby naraz vyplávali na povrch všetky latentné problémy.
Komisia, ktorú vymenoval prezident Reagan, zistila, že bezprostrednou príčinou havárie bol netesniaci krúžok, ktorý zabezpečoval izoláciu medzi pomocným štartovacím motorom a vonkajšou palivovou nádržou.
Motory boli v recyklovateľnej časti raketoplánu, ktorá sa vždy krátko po štarte oddelila a spadla do mora. Externá nádrž, ktorá sa oddelila neskôr, zhorela v atmosfére.
Ako zistil pri vyšetrovaní Feynman, problémy s tesniacimi krúžkami, ktoré mali po obvode jedenásť metrov a museli sa pri štarte rýchlo rozpínať, boli dlhodobé. Pôsobila na ne korózia, občas ich poškodil horúci plyn, unikajúci z motorov.
Nepríjemná bola aj skutočnosť, že recyklovateľný obal motora sa pri páde do mora vždy mierne poškodil a nedal sa stopercentne vyrovnať do pôvodnej polohy; to je jeden z problémov opakovaného používania namáhaných materiálov. Problémy sa zapisovali, ale v podstate neriešili. Nebol čas.
„Tak si NASA vyvinul zvláštny druh postoja,“ konštatoval Feynman. „Keď jeden spoj trochu netesní a let je úspešný, problém nebude taký závažný. Skúste hrať takto ruskú ruletu: stlačíte kohútik a výstrel sa neozve, takže musí byť bezpečné stlačiť kohútik znova.“
Ako ochrániť astronauta
Krúžky museli reagovať na zmenu tlaku v spojoch veľmi rýchlo, počas zlomku sekundy. Pri osudnom štarte Challengera to nedokázali - na kozmodróme boli teploty okolo nuly, možno aj nižšie, a v nich stratili svoju pružnosť.
Spoje medzi pomocnými motormi a vonkajšou nádržou prehoreli, čo spôsobilo výbuch. Niektorí pracovníci firmy Thiokol, výrobcu tesnenia, boli proti štartu, no jej vrcholoví manažéri nakoniec na let dali súhlas.
Vo verejnosti koluje verzia, podľa ktorej to bol práve Feynman, ktorý odhalil vzťah nízkych teplôt a zlyhania tesnenia na motoroch Challengera.
V skutočnosti to bolo inak. Feynman síce urobil na verejnom zasadnutí komisie pokus, pri ktorom ponoril kúštik tesnenia z raketoplánu do pohára naplneného vodou s ľadom a ukázal, že stratí pružnosť, ale na tento nápad ho priviedol iný člen komisie, generál Kutyna.
Raz Feynmanovi zavolal a povedal mu: „Robil som niečo na karburátore a rozmýšľal som, aký vplyv má chlad na tesniace krúžky.“
Kutyna na to však tiež neprišiel sám. O probléme mu povedal jeden nemenovaný astronaut, ktorý sa kdesi dozvedel, že pri nízkych teplotách krúžky nemajú nijakú objemovú pružnosť, no vedeniu NASA to nepovedal.
„Generál Kutyna sa však o kariéru tohto astronauta bál. Pri opravách karburátora sa v skutočnosti zaoberal myšlienkou: ako môžem túto informáciu zverejniť, aby som neohrozil svojho priateľa? A tak ho napadlo nasadiť ju do profesorovej hlavy, a jeho plán fungoval bezchybne,“ napísal Feynman.
Opäť známy problém
Pri vyšetrovaní druhej tragickej havárie raketoplánu (Columbia pri návrate z kozmu, 1. februára 2003) už Feynman nežil. No príčina sa opäť našla, a opäť to nebolo nič, o čom by predtým v NASA nevedeli: tragédiu spôsobili poškodené žiaruvzdorné doštičky; tie sa museli opravovať prakticky po každom lete raketoplánu.
Doštičky sa poškodili aj pri štarte Columbie, keď sa z externej palivovej nádrže odlomil kus penovej izolácie. Tentoraz však nešťastne dopadol práve na tú časť krídla, ktorá je pri vstupe do atmosféry najviac namáhaná. Poškodený tepelný štít žiaru vyše tisíc stupňov Celzia nevydržal, Columbia sa nad Texasom v priamom prenose rozpadla.
Český špecialista na kozmos Karel Pacner napísal: „Na dosiahnutie obežnej dráhy raketoplán spálil takmer 2-tisíc ton paliva, a porovnateľné množstvo by potreboval aj na svoje zbrzdenie. Prakticky rovnakej energie sa však stroj musel zbaviť iba trením o atmosféru. Táto energia sa pritom mení na teplo, ktoré zahrieva okolitý vzduch i samotné lietadlo.“
Ďalší dôkaz, že výhody raketoplánov, najmä ich vysoká nosnosť, ktorú umožňovalo pristátie v štýle lietadla, boli súčasne aj ich nevýhodami.
Pri tom všetkom je naozaj pozoruhodné, že zo 135 letov raketoplánov sa ich 133 skončilo šťastne.
